JPS63265867A - Ceramics composite material and its production - Google Patents
Ceramics composite material and its productionInfo
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- JPS63265867A JPS63265867A JP62096729A JP9672987A JPS63265867A JP S63265867 A JPS63265867 A JP S63265867A JP 62096729 A JP62096729 A JP 62096729A JP 9672987 A JP9672987 A JP 9672987A JP S63265867 A JPS63265867 A JP S63265867A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業の利用分野］
本発明はＳｉＣウィスカー強化ＡｌＮ複合材料及びその
製造方法に係る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a SiC whisker-reinforced AlN composite material and a method for producing the same.
［従来の技術及び発明が解決しようとする問題点］従来
のＡｌＮ複合材料は、曲げ強さ、破壊靭性等が小さく、
構造材料として使用するのが困難であった。[Prior art and problems to be solved by the invention] Conventional AlN composite materials have low bending strength, low fracture toughness, etc.
It was difficult to use as a structural material.
［問題点を解決するための手段］
本発明の目的は、曲げ強さ、破壊靭性等が大きく、構造
材料として使用し得るセラミックス複合材料を提供する
ことにある。[Means for Solving the Problems] An object of the present invention is to provide a ceramic composite material that has high bending strength, fracture toughness, etc. and can be used as a structural material.
本発明によれば前記目的は、ＳｉＣウィスカーが混入さ
れていると共にＡｌＮを主成分とすることを特徴とする
セラミックス複合材料、及び八ＩＮに焼結助剤としてＹ
２Ｏ３を前記ＡｌＮに対して１〜１０Ｗｔ、％添加した
マトリックスに直径０．５〜２．５ミクロンのＳｉＣウ
ィスカーを前記マトリックスの体積に対して１０〜６０
ＶＯｌ、％添加し、前記ウィスカーが添加されたマト
リックスを焼成することを特徴とするセラミックス複合
材料の製造方法によって達成される。According to the present invention, the above object is to provide a ceramic composite material which is characterized in that SiC whiskers are mixed therein and AlN is the main component, and YIN is used as a sintering aid in 8IN.
SiC whiskers with a diameter of 0.5 to 2.5 microns are added to a matrix to which 2O3 is added at 1 to 10 Wt% relative to the AlN.
This is achieved by a method for manufacturing a ceramic composite material, which is characterized by adding VOl% and firing the matrix to which the whiskers have been added.
［作用］
ＡｌＮに焼結助剤としてＹ２Ｏ３をＡｌＮに対して１〜
１０１４ｔＪ添加したマトリックス粉末及び直径０．５
〜２．５ミクロン、長さ１０〜８０ミクロンのＳｉＣウ
ィスガーをあらかじめボットミル等で十分に解砕したあ
と、これをボットミル等で湿式混合しス走
ラリ−とする。このスラリーを乾燥貿粒後、ホットプレ
ス等により焼結する。焼結温度及び焼結時間は通常、１
６００℃〜１９００℃及び１５分〜２時間である。[Function] Add Y2O3 to AlN as a sintering aid in a ratio of 1 to 1 to AlN.
1014tJ added matrix powder and diameter 0.5
SiC whiskers having a size of ~2.5 microns and a length of 10 to 80 microns are sufficiently crushed in advance using a bot mill or the like, and then wet-mixed using a bot mill or the like to form a slurry slurry. After drying this slurry, it is sintered using a hot press or the like. Sintering temperature and sintering time are usually 1
The temperature is 600°C to 1900°C and 15 minutes to 2 hours.
このとき、ＳｉＣウィスカーの体積率がマトリックスの
体積に対して１０％未満では機械的特性の向上が充分で
はなく、６０％以上では機械的特性がかえって低下する
。また焼結後の理論密度比が９８．５％以上では曲げ強
さが低下する。At this time, if the volume fraction of SiC whiskers is less than 10% of the volume of the matrix, the improvement in mechanical properties is not sufficient, and if it is 60% or more, the mechanical properties are deteriorated. Moreover, if the theoretical density ratio after sintering is 98.5% or more, the bending strength decreases.
焼結助剤としてはＹ２Ｏ３を添加するが、Ｙ２Ｏ３を１
０Ｗｔ、Ｘ以上添加すると曲げ強さが低下する。Y2O3 is added as a sintering aid, but Y2O3 is added to 1
If more than 0 Wt, X is added, the bending strength will decrease.
本発明の複合材料に使用するＳｉＣウィスカーは直径が
０．５〜２．５ミクロンであり、従来のウィスカーより
太いので靭性向上に有利である。The SiC whiskers used in the composite material of the present invention have a diameter of 0.5 to 2.5 microns, which is thicker than conventional whiskers and is advantageous for improving toughness.
本発明によれば、ＡｌＮ単体に比べて、曲げ強さ、破壊
靭性、硬さ等機械的特性は向上し、構造用材料として使
用可能なセラミックス複合材料が得られる。According to the present invention, it is possible to obtain a ceramic composite material that has improved mechanical properties such as bending strength, fracture toughness, and hardness compared to AlN alone and can be used as a structural material.
［実施例］
八ＩＮに焼結助剤としてＹ２Ｏ３をＡｌＮに対して１
ｔ＋ｔ、ｘ添加したマトリックスに、直径０，５〜２，
５ミクロンのＳｉＣウィスカーをマトリックスの体積に
対してｓｏ ＶＯｌ、％添加しかつ焼成したところ表の
ように機械的特性の向上が認められた。[Example] Y2O3 was added as a sintering aid to 8IN at a ratio of 1 to AlN.
t+t,x added to the matrix with a diameter of 0.5~2,
When 5 micron SiC whiskers were added to the matrix at a percentage of so VOl based on the volume of the matrix and fired, an improvement in mechanical properties was observed as shown in the table.
表
次に、第１図、第２図、及び第３図には、ＡｌＮにＹ２
Ｏ３をＡｌＮに対してｉ Ｗｔ、％添加したマド？
リックス対して添加するウィスカーの体積率Ｖｆ（ＶＯ
１％）を変化させた場合のＳｉＣウィスカー強化ＡｌＮ
複合材料の曲げ強さ、Ｋｉｃ”ｖのそれぞれの値が０印
及び実線１で示されている。いずれの場合においてもウ
ィスカーの添加量が５０ Ｖｏｌ、％の時に複合材料の
曲げ強さ、ＫＪ。、ＨＶの値が最大であり、またウィス
カーの添加量が１０〜６０ ｖｏｗ、％であれば、複合
材料の曲げ強さ、Ｋ、。、ＨＶの値をＡｌＮ単体よりも
良好な値とし得る。Table Next, in Figures 1, 2, and 3, Y2 in AlN is shown.
Added O3 to AlN by i Wt%? The volume fraction of whiskers added to the whiskers Vf (VO
SiC whisker reinforced AlN when changing 1%)
The bending strength of the composite material, Kic"v, is indicated by a mark of 0 and a solid line of 1. In both cases, when the amount of whiskers added is 50 Vol.%, the bending strength of the composite material, KJ If the value of ., HV is the maximum and the amount of whiskers added is 10 to 60 vow,%, the bending strength of the composite material, K, ., HV, can be better than that of AlN alone. .
また、第４図には、ＡｌＮに添加するＹ２Ｏ３の重量率
（Ｗｔ、％）を変化させた場合のＳｉＣウィスカー強化
ＡｌＮ複合材料の曲げ強さの値が０印及び実線１で示さ
れている。但し、この場合のウィスカー添加量はマトリ
ックスの体積に対して２５ ＶＯｌ、％である。第４図
によれば、Ｙ２Ｏ３の添加量が１〜１０ Ｗｔ、％であ
れば、複合材料の曲げ強さの値をＹ２Ｏ３無添加のＡｌ
Ｎよりも良好な値とし得る。Furthermore, in Fig. 4, the values of the bending strength of the SiC whisker-reinforced AlN composite material are shown by the mark 0 and the solid line 1 when the weight ratio (Wt, %) of Y2O3 added to AlN is changed. . However, the amount of whiskers added in this case is 25 vol.% based on the volume of the matrix. According to Fig. 4, when the amount of Y2O3 added is 1 to 10 Wt%, the bending strength of the composite material is lower than that of Al without Y2O3 addition.
It can be a better value than N.
［発明の効果］
本発明によれば、曲げ強さ、破壊靭性等が大きく、構造
材料として使用し得るセラミックス複合材料を提供し得
る。[Effects of the Invention] According to the present invention, it is possible to provide a ceramic composite material that has high bending strength, fracture toughness, etc. and can be used as a structural material.
第１図、第２図、及び第３図は、ウィスカーの体積率を
変化させた場合の本発明の複合材料の曲げ強さ、Ｋ
、Ｈのそれぞれの値を示すグラフ、ｃ ｖ
第４図は、Ｙ２Ｏ３の重量率を変化させた場合の本発明
の複合材料の曲げ強さの値を示すグラフである。
１・・・・・・実線。
代理人弁理士 中 村 至
第１図
Ｖｆ （％）
第２図
Ｖｆ （％）
第３０
Ｖｆ（’ｚ−）
第４図
手続補正書
昭和６２年７月２１日
特許庁長官 小 川 邦 夫 殿
回１、事件の表示 昭和６２年特許願第９６７
２９号２、発明の名称 セラミックス複合材料及び
その製造方法３、補正をする者
事件との関係 特許出願人
名 称 東芝セラミックス株式会社５、補正命令
の日付 自 発
６、補正により増加する発明の数
８、補正の内容
（１） 明ｍ−ａ中、特許請求の範囲を別紙のとおり
補正する。
（２） 回申、第５頁第８行目に「は曲げ強さが低下
する」とあるを、「あれば曲げ強さを満足な値とし得る
」と補正する。
（３） 回申、第６頁の表にｒＫ （Ｍｐａ−ｆ
ｌ−ＪＣ
とあるを、［Ｋ １ｏ（ＭＰａ −ｒ創」と補正する。
（４） 回申、第６頁下から第２行目に「Ｋｌｏ」と
あるを「Ｋｌｏ」と補正する。
（５） 回申、第７頁第２行目、同頁第４行目、及び
第８頁第４行目に夫々「ＫｊＩＣ」とあるを「ＫＩｃ」
と補正する。
２、特許請求の範囲
（１） ＳｉＣウィスカーが混入されていると共にＡ
ｌＮを主成分とすることを特徴とするセラミックス複合
材料。
（２） 前記ＳｉＣウィスカーの直径が０．５〜２．
５ミクロンで、長さが１０〜８０ミクロンであることを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の材料。
（３） 理論密度比が９８，５％以上であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の材料
。
（４） 前記ＡｌＮに焼結助剤としてＹ２Ｏ３が前記
ＡｌＮに対して１〜１０ｗｔ、％添加されてなることを
特徴とする特許請求の範囲第１項から第３項のいずれか
に記載の材料。
（５） 前記Ｙ２Ｏ３が添加された前記ＡｌＮに直径
０．５〜２．５ミクロンのＳｉＣウィスカーが、前記Ｙ
２Ｏ３が添加された前記ＡｌＮの体積に対して１０〜６
０Ｖｏ ｌ 、％添加されてなることを特徴とする特許
請求の範囲第４項に記載の材料。
（６） 曲げ強さが５２０ＨＰａより大きいことを特
徴とする特許請求の範囲第１項から第５項のいずれかに
記載の材料。
（７） ’ Ｋ ＩＣが３．３ＨＰａ −（’ＦＦよ
りも大きいことを特徴とする特許請求の範囲第１項から
第６項のいずれ−かに記載の材料。
（８） 硬さＨｖが１２００よりも大きいことを特徴
とする特許請求の範囲第１項から第７項のいずれかに記
載の材料。
（９） ＡｌＮに焼結助剤としてＹ２Ｏ３を前記Ａｌ
Ｎに対して １〜１０Ｗｔ、χ添加したマトリックスに
直径０．５〜２．５ミクロンのＳｉＣウィスカーを前記
マトリックスの体積に対して１０〜６０ＶＯ１，％添＋
：＋＋ １．、前記ウィスカーが添加されたマトリック
スを焼成することを特徴とするセラミックス複合材料の
製造方法。Figures 1, 2, and 3 show the bending strength, K, of the composite material of the present invention when the volume fraction of whiskers is changed.
, H FIG. 4 is a graph showing the bending strength values of the composite material of the present invention when the weight percentage of Y2O3 is changed. 1...Solid line. Representative Patent Attorney Itaru Nakamura Figure 1 Vf (%) Figure 2 Vf (%) Figure 30 Vf ('z-) Figure 4 Procedural Amendment July 21, 1985 Kunio Ogawa, Commissioner of the Patent Office
No. 1, Case Description 1988 Patent Application No. 967
No. 29 No. 2, Title of the invention Ceramic composite material and its manufacturing method 3, Relationship with the case of the person making the amendment Patent applicant name Name Toshiba Ceramics Co., Ltd. 5 Date of amendment order Voluntary 6, Number of inventions increased by amendment 8 , Contents of amendment (1) The scope of claims in M-A is amended as shown in the attached sheet. (2) In the Circular, page 5, line 8, the statement ``decreases the bending strength'' is amended to ``if the bending strength is present, the bending strength can be brought to a satisfactory value.'' (3) Circular, rK (Mpa-f
l-JC is corrected to [K 1o (MPa -r wound). (4) In the second line from the bottom of page 6 of the Circular, the text ``Klo'' is corrected to ``Klo''. ( 5) Circular, "KjIC" on page 7, line 2, page 8, line 4, and page 8, line 4, respectively, replaced with "KIc".
and correct it. 2. Claims (1) SiC whiskers are mixed and A
A ceramic composite material characterized by containing IN as a main component. (2) The diameter of the SiC whisker is 0.5 to 2.
5 microns and a length of 10 to 80 microns. (3) The material according to claim 1 or 2, which has a theoretical density ratio of 98.5% or more. (4) The material according to any one of claims 1 to 3, wherein Y2O3 is added as a sintering aid to the AlN in an amount of 1 to 10 wt% based on the AlN. . (5) SiC whiskers with a diameter of 0.5 to 2.5 microns are added to the Y2O3-added AlN.
10-6 for the volume of AlN added with 2O3
The material according to claim 4, characterized in that 0 Vol.% is added. (6) The material according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the bending strength is greater than 520 HPa. (7) The material according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the K IC is greater than 3.3 HPa-('FF. (8) The material has a hardness Hv of 1200 The material according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the material is larger than the AlN.
SiC whiskers with a diameter of 0.5 to 2.5 microns are added to the matrix containing 1 to 10 Wt of N and χ to the volume of the matrix.
:++ 1. . A method for producing a ceramic composite material, comprising firing a matrix to which the whiskers are added.
Claims (9)
を主成分とすることを特徴とするセラミックス複合材料
。(1) SiC whiskers are mixed and AlN
A ceramic composite material characterized by having as its main component.
クロンであることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
記載の材料。(2) The material according to claim 1, wherein the SiC whisker has a diameter of 0.5 to 2.5 microns.
する特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の材料。(3) The material according to claim 1 or 2, which has a logical density ratio of 98.5% or more.
ＡｌＮに対して１〜１０ｗｔ．％添加されてなることを
特徴とする特許請求の範囲第１項から第３項のいずれか
に記載の材料。(4) Y_2O_3 is added to the AlN as a sintering aid in an amount of 1 to 10 wt. The material according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the material is added with %.
０．５〜２．５ミクロンのＳｉＣウィスカーが、前記Ｙ
＿２Ｏ＿３が添加された前記ＡｌＮの体積に対して１０
〜６０Ｖｏｌ．％添加されてなることを特徴とする特許
請求の範囲第１項から第４項のいずれかに記載の材料。(5) SiC whiskers with a diameter of 0.5 to 2.5 microns are added to the AlN to which the Y_2O_3 is added;
10 for the volume of AlN added with _2O_3
~60Vol. 5. The material according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the material is added with %.
する特許請求の範囲第１項から第５項のいずれかに記載
の材料。(6) The material according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the bending strength is greater than 520 MPa.
とを特徴とする特許請求の範囲第１項から第６項のいず
れかに記載の材料。(7) The material according to any one of claims 1 to 6, wherein K_l_c is larger than 3.3 Mpa·√m.
する特許請求の範囲第１項から第７項のいずれかに記載
の材料。(8) The material according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the hardness H_v is greater than 1200.
Ｎに対して１〜１０ｗｔ．％添加したマトリックスに直
径０．５〜２．５ミクロンのＳｉＣウィスカーを前記マ
トリックスの体積に対して１０〜６０Ｖｏｌ．％添加し
、前記ウィスカーが添加されたマトリックスを焼成する
ことを特徴とするセラミックス複合材料の製造方法。(9) Add Y_2O_3 to AlN as a sintering aid to the AlN.
1 to 10 wt. % SiC whiskers with a diameter of 0.5 to 2.5 microns were added to the matrix at a volume of 10 to 60 Vol. % and firing the matrix to which the whiskers have been added.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62096729A JPS63265867A (en) | 1987-04-20 | 1987-04-20 | Ceramics composite material and its production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62096729A JPS63265867A (en) | 1987-04-20 | 1987-04-20 | Ceramics composite material and its production |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63265867A true JPS63265867A (en) | 1988-11-02 |
Family
ID=14172818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62096729A Pending JPS63265867A (en) | 1987-04-20 | 1987-04-20 | Ceramics composite material and its production |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63265867A (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6278160A (en) * | 1985-09-30 | 1987-04-10 | 日本特殊陶業株式会社 | Compositely enhanced sintered body |
| JPS6345179A (en) * | 1986-08-13 | 1988-02-26 | 日本特殊陶業株式会社 | Ain composite sintered body |
| JPS63233080A (en) * | 1987-03-20 | 1988-09-28 | 住友電気工業株式会社 | Fiber reinforced aluminum nitride base sintered body |
-
1987
- 1987-04-20 JP JP62096729A patent/JPS63265867A/en active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6278160A (en) * | 1985-09-30 | 1987-04-10 | 日本特殊陶業株式会社 | Compositely enhanced sintered body |
| JPS6345179A (en) * | 1986-08-13 | 1988-02-26 | 日本特殊陶業株式会社 | Ain composite sintered body |
| JPS63233080A (en) * | 1987-03-20 | 1988-09-28 | 住友電気工業株式会社 | Fiber reinforced aluminum nitride base sintered body |
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